Механізм насичення в електромагнітному трансформаторі струму

Механізм насичення електромагніт  трансформатор струму в основному пов'язаний з характеристиками намагніченості залізного сердечника. Детальний вступ такий:

1. Основний принцип роботи

Електромагнітний Трансформатори струму  працюють на основі принципу електромагнітної індукції. Вони перетворюють великий струм на первинній стороні в малий струм на вторинній стороні через з’єднання із залізним сердечником, яке використовується для вимірювання, захисту та інших цілей. Коли первинний струм I 1 проходить через первинну обмотку, він створює змінний магнітний потік Ø у залізному сердечнику. Відповідно до закону електромагнітної індукції Фарадея, E , яка, у свою чергу, створює вторинний струм 2 у вторинній обмотці індукується електрорушійна сила I2.

електромагнітна індукція

2. Механізм насичення

Нелінійність кривої намагнічення: Співвідношення між щільністю магнітного потоку B і напруженістю магнітного поля H залізного сердечника представлено кривою намагнічення ( крива BH). Під час нормальної роботи магнітне коло трансформатора струму працює в лінійній області, де B і H мають лінійну залежність. У цей час первинний струм і вторинний струм зберігають пропорційне співвідношення ( a~b ). Однак, коли первинний струм I 1 занадто великий, через що напруженість магнітного поля H перевищує точку насичення залізного сердечника, B більше не збільшується лінійно з H , а має тенденцію до насичення ( b~S ). відношення Зростання магнітного потоку Ø також сповільнюється, в результаті чого вторинна індукована електрорушійна сила E 2 та вторинний струм I 2 не можуть точно відображати зміни первинного струму I 1, що призводить до спотворення форми сигналу.

Вплив вторинного навантаження: Надмірно велике вторинне навантаження збільшить вторинний струм I 2. Відповідно до принципу балансу магніторушійної сили співвідношення між первинною магніторушійною силою I 1 N 1, вторинною магніторушійною силою I 2N 2і магніторушійною силою збудження I m N 1 є I 1 N 1 = I 2 N 2 + I m N 1 (де N 1 і N — 2 кількість витків первинної та вторинної обмоток відповідно). Збільшення вторинного навантаження призводить до збільшення I _2 , що, у свою чергу, збільшує струм збудження I m , що потенційно може призвести до переходу залізного сердечника в насичений стан.

Вплив частоти струму: для фіксованого трансформатора щільність магнітного потоку B_m залізного сердечника пропорційна вторинній напрузі E 2 та обернено пропорційна частоті струму f відповідно до формули B m = E _2 /(4,44*f*N 2*S) (де S — площа поперечного перерізу залізного сердечника). Коли частота струму занадто низька, щільність магнітного потоку B m залізного сердечника збільшиться під певною вторинною напругою, що може призвести до насичення залізного сердечника.

3. Класифікація насичення

Стаціонарне насичення: спричинене надмірно великим стаціонарним симетричним струмом під час короткого замикання в лінії. Коли первинний струм постійно перевищує номінальне значення, залізний сердечник потрапляє в область насичення, в результаті чого вторинний струм не може точно відображати первинний струм.

Перехідне насичення: наявність неперіодичних компонентів у струмі короткого замикання та залишкового магнетизму в залізному сердечнику може призвести до входу трансформатора струму в область насичення під час перехідного процесу. Перехідне насичення може виникнути лише під час перехідного періоду та поступово зникне в міру згасання перехідних компонентів.